CN105504994A - 喷墨打印用的水基近红外干燥墨水 - Google Patents

喷墨打印用的水基近红外干燥墨水 Download PDF

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Abstract

根据本发明的喷墨打印用的墨水，其含有水作为溶剂和至少一种着色剂，优选为颜料，其中该着色剂吸收可见光，并以此使墨水着色，其特征在于，该墨水含有至少一种其他的溶于水并在溶液中形成J-聚集体的着色剂，其中该J-聚集体吸收近红外线，以对墨水进行射线烘干。

Description

喷墨打印用的水基近红外干燥墨水
技术领域
本发明涉及墨水及其用途。
背景技术
用喷墨打印法(Inkjet喷墨打印)打印时，已知使用水基墨水，亦即以水为基本溶剂的墨水。因为用此类墨水会把大量的水转移到印刷材料上，所以需要对印刷图像进行烘干。对于已知的烘干器可以列举采用热风烘干器和射线烘干器。后者主要用紫外线或用红外，尤其是NIR(近红外)射线加热工作。红外烘干时一般应该烘干墨水，但印刷材料在很大程度上受加热作用。同时上墨后一般应该迅速进行烘干，以防止水份强烈地渗入印刷材料。
为了给墨水上色，例如使用已知的花青，尤其是酞菁。DE60304675T2公开了一种采用酞菁染料的水基墨水。
此外还已知，某些染料在溶液中形成所谓J-聚集体，亦即，自组织超分子结构。此类J-聚集体的吸收光谱带，与非聚集染料相比，向波长较长的方向移动，而且较窄。此类染料例如是德国FEWChemicals公司的商品名为“S0837”的花青。
在上述DE60304675T2的第48和49段中也论及J-聚集体的作用。但那里描述，不是使用J-聚集体，而是使用所谓的H-聚集体，其吸收光谱带向波长较短的方向移动。
此外，JP2002-294107A公开了一种喷墨打印用的墨水。该墨水用水作为溶剂。此外，该墨水有一种溶于水形成J-聚集体的染料。该墨水通过加热进行处理。在此，没有提到花青。
除此以外，例如DE10234076A1已经公开了采用红外激光射线对平版印刷染料进行烘干，并为此目的向平版印刷染料添加专门的红外吸收剂。
发明内容
本发明的目的是，提供相对于现有技术改善的墨水，其使得彼此独立地调整墨水的着色及其吸收特性成为可能。
该目的通过根据本发明的墨水及其用途实现。
且的的实现
根据本发明的喷墨打印用的墨水含有水作为溶剂和至少一种着色剂，其中该着色剂吸收可见光，并以此给该墨水着色，其特征在于，该墨水含有至少一种其他的溶于水并在溶液中形成J-聚集体的着色剂，其中该J-聚集体吸收近红外线，以对墨水进行射线烘干。
根据本发明的墨水具有能够彼此独立地调整墨水的着色及其吸收特性的优点。为此目的，该墨水含有着色的吸收可见光的(主)着色剂以及吸收近红外的其他的(次)着色剂，优选为(可溶性)染料。主着色剂优选为(不可溶的)颜料，替代性地也可以是(可溶性)染料。因此，根据本发明，着色和吸收两种功能分开。与预期相反，针对吸收功能，同样使用(次)着色剂：该次着色剂应当根据预想对墨水的着色产生负面影响，即例如使色位(Farbort)移动。但是，根据本发明，次着色剂对色位不起作用(因此，在此使用“次”的名称)，因为J-聚集体的吸收在不可见频谱范围内移动。
作为射线源，优选使用激光器，特别优选为半导体激光器，尤其是LED激光器，或此类LED激光器的列或阵列。
在本发明的改进方案中，该其他的(次)着色剂是可溶于水的花青染料。例如，可以采用德国FEWChemicals公司的商品名为“S0837”的花青染料。因为在花青的材料类别上没有已知的代表，它同样是水溶性的，而且主要在近红外的范围内吸收，所以根据本发明，它具有如下优点：利用形成J-聚集体的作用：可以此方式使用已知的水溶性的花青，其在非聚集状态下在可见频谱内吸收，并因此对墨水的色位产生负面的影响。但是在根据本发明的聚集状态下花青在近红外的范围内吸收，因此在可见光以外吸收。因为聚集的花青在可见频谱内不(至少基本上不)吸收，所以不(至少基本上不，即作为可感知的干扰)影响墨水的着色或色位。聚集的花青反而在近红外的范围内具有非常窄的吸收光谱带，这在最大值上是敏感的(即在相同的吸收能力下，由于较小的花青的量是有利的)。因此，根据本发明，该着色基本上只受主着色剂影响(因此，这里使用“主”的名称)。
在本发明的改进方案中，花青染料的浓度在约0.05％至约1.5％的范围内。在本发明的改进方案中，花青染料的浓度在约0.1％至0.5％的更狭窄的区域内。
在本发明的改进方案中，J-聚集体的平均粒径在约0.08μm至约2μm的范围内。平均粒径优选为约0.1μm至约1μm。在此，J-聚集体的最大粒径以如下方式调整，使得该聚集体可以基本上没有问题地通过喷墨打印头的喷嘴，并避免堵塞。平均粒径的调整可以通过选择溶剂(混合物)、选择花青染料的浓度及通过溶解的添加剂进行。
在本发明的改进方案中，该墨水含有至少一种电解质。该电解质优选为碱金属和碱土金属的金属离子。
在本发明的改进方案中，该墨水含有其他的不同于水的溶剂，优选为乙二醇。根据本发明，在此情况下，该次着色剂还在部分含水的溶液中形成J-聚集体。
本发明还涉及在以上段落中和后续的具体实施例中描述的墨水的用途，其中墨水用喷墨打印法施加在印刷材料上，并为了进行烘干用近红外范围内的激光射线照射。
在本发明的一个改进方案中，在J-聚集体的窄带的吸收最大值的范围内用激光射线照射。
具体实施方式
在含有现有的主着色剂的含水墨水中，以约0.25％的浓度溶解德国FEWChemicals公司的商品名为“S0837”的花青。
花青在溶解过程中形成J-聚集体，其在波长为约900nm至约1100nm，优选约950nm至约1050nm，特别优选约1050nm时具有窄带的吸收最大值。该聚集体具有从几纳米至约2μm、优选约1μm的平均粒径。
该墨水用可商购获得的适合于含水墨水的印刷头，例如美国Fujifilm公司的商品名为“Samba”的印刷头进行印刷。
在水基墨水转移到印刷材料如纸张、纸板或薄膜之后，用激光器在其宽度上照射该印刷材料。
印刷材料上激光束的几何形状对应于一条线，其至少跨越移动的印刷材料的印刷范围的整个宽度(即垂直于移动方向)延伸。在印刷材料的移动方向上，该线具有几毫米、优选约1至约10mm的线高度。该线高度取决于所需的印刷材料的(最大)输送速度。
每厘米线长度需要的功率在约50至约300W的范围内。墨水印刷后几毫秒至几秒进行辐照，从而使墨水有足够的时间在此期间形成均匀的薄膜，但是尚未过多地渗入衬底中。
以如下方式选择激光的波长，使得射线不被衬底吸收，也不被衬底中的水吸收，而是基本上只被墨水中的次着色剂，在此情况下是花青吸收。通过近红外吸收对墨水加热，并以此使墨水中的水部分蒸发，并将其烘干。

Claims (9)

1.喷墨打印用的墨水，其含有水作为溶剂和至少一种着色剂，其中该着色剂吸收可见光，并以此使墨水着色，其特征在于，该墨水含有至少一种其他的溶于水并在溶液中形成J-聚集体的着色剂，其中该J-聚集体吸收近红外线，以对墨水进行射线烘干。
2.根据权利要求1的墨水，其特征在于，所述其他的着色剂是花青染料。
3.根据权利要求2的墨水，其特征在于，所述花青染料的浓度在约0.05％至约1.5％的范围内。
4.根据权利要求3的墨水，其特征在于，所述花青染料的浓度在约0.1％至约0.5％的范围内。
5.根据前述权利要求之一的墨水，其特征在于，所述J-聚集体的平均粒径在约0.08μm至约2μm的范围内。
6.根据前述权利要求之一的墨水，其特征在于，所述墨水含有至少一种电解质。
7.根据前述权利要求之一的墨水，其特征在于，所述墨水含有其他的不同于水的溶剂。
8.根据前述权利要求之一的墨水的用途，其中该墨水用喷墨打印法施加在印刷材料上，并用近红外范围内的激光射线照射以进行烘干。
9.根据权利要求8的用途，其特征在于，用所述J-聚集体的窄带吸收最大值的范围内的激光射线进行照射。
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